“蓝天王国”奇遇记（十二）

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壮壮和小菲津津有味地听爱丽凯普丝讲述了陀螺仪和科学家的故事。爱丽凯普丝突然说：“对面来了一架飞机！你们坐好了，我要做个机动动作！”还没等壮壮和小菲反应过来，直升机就猛地向左倾斜起来。壮壮他们感觉像坐过山车一样，险些被甩出去，连忙抓住了侧面的把手。小菲忽然指着窗外说：“快看，就是它！”壮壮顺着小菲手指的方向看去，一架银灰色的小飞机擦着直升机的右侧飞了过去。

真吓人啊，差点儿撞上它！

怎么飞机还会在天上相撞呢？

飞机和地上的汽车一样，也是可能发生交通事故的。只不过一般的民航飞机都有规划好的飞行高度和航线，在空中管理人员的精心指挥下是不会轻易和其他飞行器相撞的。刚才那架好像是一架非法飞行的无人机。很多航空爱好者都有自己制造或购买的各类无人机，虽然航空部门有相应的法律严格限制它们的飞行范围和高度，但是依然有很多“黑飞”现象。这就是非常危险的一次，幸亏有雷达的帮助，才让我提前发现它。

哦，原来是这样。可是雷达是做什么用的呀？

雷达是无线电检测与定位的意思。世界上第一台实用雷达是英国的沃特森？瓦特在1935年发明的。最初的雷达主要用于防空，当时正值第二次世界大战期间，英国本土经常遭到德军飞机的空袭。雷达的出现可以帮助英军在空袭前发现飞来的敌机，达到事先预警的目的。

雷达具体是如何发现敌机的呢？

这么说来雷达就是“看”飞机的“千里眼”呀！

雷达主要由天线、发射机、接收机、定时器和显示器等部分组成。使用时雷达的发射机会向空间发出无线电波，这些无线电波遇到空中的飞机等目标后会被反射，其中一部分电波回到了雷达天线方向。雷达的接收机收到这个反射信号后就可以检测出敌机的方位了。英国最初的防空雷达是利用英国广播公司BBC的天线发射信号的，不过当时的雷达探测距离还十分有限，留给人们的预警时间相对较短。随着雷达技术的不断发展，目前很多先进的雷达探测距离可达数千千米呢！

不对不对，雷达不是“看”到的，而是“听”到的无線电波信号，所以应该叫“顺风耳”才对。

既然是比喻，怎么说都可以，你们说得都对。

我说得也有道理吧！如果说雷达是“千里眼”的话，那么它的“视力”怎么测量呢？

这就要用到雷达的“视力表”了。

雷达还有“视力表”吗？

那好办了，就把雷达天线做得特别特别大，那不就可以提高角度分辨率了吗？

对啊。度量雷达“眼力”的标准除了探测距离，还有分辨率，这就像“视力表”一样可以检测雷达“看清”目标的能力。其中一种叫“角度分辨率”，体现了雷达分辨物体大小的能力。这种能力取决于雷达发射的电磁脉冲信号的尖锐程度，由天线直径和波长共同决定。理论上说，天线直径越大波长越小，雷达的角度分辨率就越高。

想法没错，但是对于装在飞机上的雷达来说，天线不可能做得太大，那样飞机根本装不下，而且重量也会太沉，所以不能无限增加天线的尺寸。

那就减小波长提高角度分辨率呀！

波长也不是随便就可以减小的，波长小了发出的无线电波就更容易被空气吸收而传播不出去，而且太小的波长对天线制造是个非常大的挑战。

壮壮和小菲都失望了。

那就根本没有更好的办法了呀！

也不是，办法还是有的。要想解决问题，就要开动脑筋，办法总比困难多！

快说说，有什么办法啊？

后来人们又发明了合成孔径技术。在飞机飞行过程中的不同时间，都向目标发射信号，这样飞机在这段时间飞过的距离就都相当于雷达天线的直径了。只要经过特殊的信号处理，就可以做到和大口径天线相似的效果。这样的雷达就叫合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）。

这个办法真是太巧妙了！

还有更巧妙的呢。以前的雷达扫描需要不断地旋转天线，这样扫描速度就受到机械系统的转速限制，不可能太快，而且精度也有限。

是啊，在电视里看到很多雷达是一圈一圈地转动的。

现在又有了更神奇的技术，不需要旋转天线也可以进行扫描，这就是相控阵技术。相控阵雷达的天线一般是一个平面形状，在一个平面上设计了很多小天线，每个小天线发射的电磁波步调不一致，经过计算机的控制就可以在空间合成不同形式的波束进行扫描。这样做的好处是避免了机械扫描速度慢精度低的缺点，而且可以同时跟踪多个目标。

没想到雷达的技术这么复杂，真是有意思。

光有雷达还不够。飞机要想不迷路，还需要导航系统的帮助才行。

导航系统又有什么有趣的内容呢？

在回答这个问题之前，先请你们思考一个问题：要想在平面上确定一个点，至少需要几条直线呢？

（后面的故事，我们下期接着讲）

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